Telematik im Straßenverkehr

Während die Anzahl der Fahrzeuge stetig ansteigt, lässt sich das Straßennetz in Nordrhein-Westfalen nicht beliebig ausbauen. Wer Mobilität erhalten und Staus vermeiden will, muss den Verkehr so steuern, dass freie Strecken besser genutzt und der Verkehrsfluss harmonisiert werden. Das ist die Aufgabe der Verkehrstelematik.

Telematik kann man übersetzen mit Steuerung auf Distanz. Eine einfache Anwendung von Verkehrstelematik kann zum Beispiel "Tempo 60" vor einem Waldstück anzeigen, wenn die dort gemessene Sichtweite auf Nebel schließen lässt. Komplexere Anwendungen greifen auf zahlreiche Quellen zu:

• gespeicherte Daten, wie Informationen über das Straßennetz
• aktuelle Messdaten, wie zum Beispiel Informationen über die Verkehrsdichte oder das Wetter
• Informationen über Störungen wie Unfälle oder Baustellen
• Vergleiche mit ähnlichen Szenarien in der Vergangenheit

Aus solchen Daten versuchen Steuerprogramme und menschliche Bewerter, Prognosen zu erstellen, um dann in den Verkehr einzugreifen, ihn so regulieren, dass der Verkehrsfluss erhalten bleibt und dass Gefahren abgewendet werden. Streckenempfehlungen für längere Fahrten mit Prognose der Reisezeiten, Empfehlungen für die Kombination verschiedener Verkehrsmittel oder die Verarbeitung von Verkehrsdaten in Navigationsgeräten lassen die Anwendungen immer komplexer werden.

Dynamische Wechselwegweisung mit integrierter Stauinformation (dWiSta)

Telematische Anwendungen finden sich auf den Autobahnen in Nordrhein-Westfalen seit vielen Jahren. Ein großer qualitativer Sprung war die Einführung von dWiSta-Tafeln vor der Fußball-Weltmeisterschaft 2006. Anders als mit herkömmlichen Blechschildern erhalten die Verkehrsteilnehmer mit dWiSta vor Autobahnkreuzen veränderbare Informationen, die ihre Routenwahl situationsgerecht unterstützen sollen. Die elektronischen dWiSta-Informationstafeln stehen rund 1,5 Kilometer vor den Knotenpunkten im Autobahnnetz.

Das Anzeigesystem besteht aus einem statischen Teil, der die Richtungspfeile und Autobahnnummern umfasst, sowie zwei Anzeigeblöcken für die Geradeaus- Richtung und für die Abbiege-Richtung. Jeder Block besteht aus einem Feld für vordefinierte Warnhinweise (Baustelle, Allgemeine Gefahrenstelle und Stau), einem Feld für den Umlenkungspfeil und einem dreizeiligen, frei programmierbaren Schriftfeld.

Im Januar 2011 waren 73 dWiSta-Tafeln in Nordrhein-Westfalen installiert. Die Schaltung der Tafeln erfolgt zurzeit noch manuell durch die Regionalen Verkehrsleitzentralen bei den Bezirksregierungen in Köln und Arnsberg aufgrund der aktuellen Verkehrslage. Zukünftig soll ein Programm (Strategiemanager) in die Verkehrsrechnerzentrale integriert werden, das dann automatisch Schaltempfehlungen für die einzelnen dWiSta-Tafeln erzeugt.

Streckenbeeinflussung

Streckenbeeinflussungsanlagen dienen der Unfallvermeidung durch die Harmonisierung der Geschwindigkeiten auf den einzelnen Fahrstreifen und der Warnung vor witterungsbedingten Gefahren wie Nebel, Glätte oder Regen und der Stauwarnung. Dazu machen "Wechselverkehrszeichen" situationsabhängig Geschwindigkeitsvorgaben oder verbieten das Überholen. Auf diese Weise kann die Unfallquote um bis zu 30 Prozent verringert werden.

Streckenbeeinflussungsanlagen erheben unmittelbar vor Ort in sogenannten Streckenstationen Daten über den aktuellen Verkehrsfluss und die Umfeldbedingungen (Geschwindigkeiten, Sichtweiten, Niederschläge etc.). In den einzelnen Fahrstreifen einer Messstelle werden je zwei Induktionsschleifen eingelassen. Die daran angeschlossenen Detektoren in den Streckenstationen können so Geschwindigkeiten und Fahrzeugkategorie (PKW, LKW) ermitteln. Die Daten werden an eine Unterzentrale, das ist ein Verkehrsrechner in der Autobahnmeisterei, weitergereicht. Diese wertet die Messergebnisse aller Stationen aus, ermittelt die optimalen Schaltprogramme und Anzeigen an den einzelnen Verkehrszeichenbrücken und veranlasst die Schaltung der Wechselverkehrszeichen.

Stauwarnanlagen

Die Absicherung von Stau-Enden, das heißt die rechtzeitige Warnung des nachfolgenden Verkehrs vor stehendem Verkehr, ist eine der wichtigsten Aufgaben der Verkehrsbeeinflussung. Stauenden sind höchst unfallträchtig, insbesondere dann, wenn sie in oder hinter einer Kurve liegen. Im Autobahnnetz findet man immer wieder Stellen, an denen regelmäßig über längere Zeit Störungen auftreten. Solche Stellen sind zum Beispiel Anschlussstellen mit zu geringer Leistungsfähigkeit der Rampen oder Baustellen mit eingeengten Fahrstreifen und Verschwenkungen in der Verkehrsführung.

Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit werden an solchen Stellen mobile oder dauerhafte Stauwarnanlagen installiert. Die Funktionsweise von Stauwarnanlagen unterscheidet sich nicht von der einer Streckenbeeinflussungsanlage. Das STAU-Programm wird geschaltet, wenn die mittlere Geschwindigkeit einer Fahrspur unter 35 km/h absinkt. Insgesamt 20 Streckenbeeiflussungs- und Stauwarnanlagen arbeiten derzeit im Netz, das Straßen.NRW betreut.

Standstreifenfreigabe

Eine sehr effiziente Methode zur Bewältigung von kurzzeitig auftretenden Spitzenbelastungen, etwa bei Großveranstaltungen, Messen oder morgendlichem Berufsverkehr, stellt die zeitweilige Nutzung des Standstreifens dar, sofern der Streckenabschnitt dafür geeignet ist. Ein Steuerungsalgorithmus ermittelt anhand von Eingangsgrößen wie der Verkehrsmenge und der gefahrenen Geschwindigkeit den "Belegungsgrad" der Straße und entscheidet über die Notwendigkeit der Standstreifenfreigabe.

Durch lückenlose Videoüberwachung des entsprechenden Strekkenabschnitts wird sichergestellt, dass sich zum Zeitpunkt der Freigabe keine liegen gebliebenen Fahrzeuge oder sonstige Gegenstände auf dem Standstreifen befinden. Die Freigabe eines Standstreifens als zusätzlichen Fahrstreifen erfolgt immer manuell durch die Verkehrsleitzentralen bei den Bezirksregierungen in Köln und Arnsberg.

Spurzuteilungsanlage

Häufig kommt es im Bereich der Einmündungen von einer Autobahn in eine andere Autobahn zum Stau, auch wenn hier weder ein Unfall noch eine Baustelle vorliegen. Nachdem sich die unterschiedlichen Verkehrsströme sortiert und ihre Zielrichtung gefunden haben, fließt der Verkehr störungsfrei weiter. Spurzuteilungen helfen, die Verkehrsströme zu verflechten und zusammenzuführen. So kann ein Rückstau in überlastete Zufahrten vermieden werden.

Solche Anlagen können nur dann erfolgreich eingesetzt werden, wenn die Überlastung nicht von allen Seiten zugleich kommt. Sie werden vorwiegend an Knotenpunkten angewendet, an denen Verkehrsströme mit unterschiedlicher Verkehrsdichte und hohen Spitzenwerten aufeinander treffen. Voraussetzung ist, dass für eine variable Fahrstreifenzuteilung ausreichend Fahrstreifen vorhanden sind. In Notfällen, beispielsweise bei einem Stromausfall, übernehmen Ersatzzeichen diese Aufgabe.

Zuflussregelung

Besonders stauanfällig sind Autobahnanschlussstellen: Pulks von Fahrzeugen, die vom Beschleunigungsstreifen auf die Autobahn drängen, zwingen den fließenden Verkehr auf der Hauptfahrbahn zum Bremsen; die Verzögerung setzt sich wellenartig fort bis sie im Stau endet. Straßen.NRW ist deshalb an inzwischen 95 Anschlussstellen im Autobahnnetz dazu übergegangen, den auf die Autobahn auffahrenden Verkehr mit Zuflussregelungsanlagen zu steuern.

Eine Zuflussregelung besteht aus einer Ampel auf der Zufahrtsrampe zur Autobahn, die immer nur dann aktiviert wird, wenn bei hohem Verkehrsaufkommen auf der Autobahn zähflüssiger Verkehr zu erwarten ist. Die Ampeln sind also nicht ständig in Betrieb, sondern werden erst eingeschaltet, wenn die Verkehrsbelastung auf der Autobahn festgelegte Grenzwerte überschreitet. Das Prinzip der Zuflussregelung ist es, die Pulks beim Auffahren in Einzelfahrzeuge aufzuteilen und so ein sicheres und möglichst stressfreies Einfädeln in den fließenden Verkehr zu ermöglichen.

Im Vorfeld der Auffahrt weist ein Schild den Autofahrer auf den Betrieb der Zuflussregelungsanlage hin. Die bisherigen Erfahrungen mit Zuflussreglungsanlagen zeigen, dass sich die Zahl der Staus und der Unfälle deutlich reduzieren lässt.

Dmotion - Kooperatives Verkehrsmanagement im Großraum Düsseldorf

Bislang regelten Bund und Land sowie die Kommunen den Verkehr auf dem jeweils eigenen Terrain mit eigenen Steuerungs- und Informationssystemen. Der Verkehr im Netz des anderen blieb unbeeinflusst. Im Jahr 2000 vereinbarten das Land Nordrhein-Westfalen und die Stadt Düsseldorf, ein übergreifendes Verkehrsmanagement zu entwickeln und so die vorhandene Verkehrsinfrastruktur besser zu nutzen.

Seit März 2008 führen 19 dynamische Verkehrsinformationstafeln (dWiSta) im Autobahnnetz und sechs Variotafeln im innerstädtischen Bereich die Autofahrer in und um Düsseldorf eng aufeinander abgestimmt durch den Verkehr. Dabei wirken die Verkehrsleitzentralen der Stadt und des Landes in einem baulastträgerübergreifenden Verkehrsmanagement zusammen. Für das Projekt war keine neue Verkehrsdatenerfassung erforderlich. Die relevanten Streckenabschnitte im Netz von Straßen.NRW sind bereits mit einer Verkehrsdatenerfassung ausgerüstet. Muss der Verkehr umgelenkt werden, lassen sich alle Informationen zwischen Straßen.NRW und der Stadt online abgleichen. Dabei werden betriebliche und strategische Vorgaben der beiden Partner berücksichtigt.

Die in diesem Projekt entwickelten technischen Standards für kooperative Strategie-Management-Aufgaben haben Modellcharakter. Sie sind auf andere Ballungsräume übertragbar und sollen im Rahmen des Forschungsprogramms "Mobilität und Verkehr" des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie auch in Zukunft an anderen Orten eingesetzt werden.